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2号站代理这项研究为香味之谜提供了新的见解

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1960年,电影《神秘气味》(Scent of Mystery)的首映式标志着电影史上的一件大事:第一部也是最后一部电影“在辉煌的嗅觉电影公司(Smell-O-Vision)”上首映。为了让观影者们在熟悉的视觉和声音场景中获得动感的嗅觉体验,一些影院配备了鲁布·戈德伯格(Rube goldberg)式的设备,将不同的气味直接传送到座位上。
 
观众和评论家们很快就得出结论,这种经历令人作呕。充斥着技术问题的嗅觉电影受到了严厉的批评,成为了娱乐史上独一无二的笑料。然而,Smell-O-Vision的失败并没有阻止企业家们继续追求将气味传递给消费者的梦想,尤其是在最近几年,通过数字气味技术。
 
这类努力虽然登上了新闻头条,但收效甚微,部分原因在于人们对大脑如何将气味化学转化为嗅觉的理解有限——在很多方面,科学家对这一现象仍不甚了解。
 
哈佛医学院神经生物学家的一项研究为气味之谜提供了新的见解。在7月1日的《自然》杂志上,研究人员首次描述了不同气味之间的关系是如何在嗅觉皮层(大脑中负责处理气味的区域)中编码的。
 
通过传递带有精心挑选的分子结构的气味,并分析醒着的老鼠的神经活动,该团队表明,大脑皮层中气味的神经元表征反映了气味之间的化学相似性,从而使气味能够被大脑分类。此外,这些表象可以通过感官体验重新连接。
 
这一发现表明了一种神经生物学机制,可以解释为什么个体对气味有普遍但高度个性化的体验。
 
我们对气味都有一个共同的看法。你和我都认为柠檬和酸橙闻起来很像,也一致认为它们和披萨的味道不同,2号站注册登录但直到现在,我们都不知道大脑是如何组织这些信息的。”
 
桑迪普·罗伯特·达塔,高级研究作者,HMS Blavatnik研究所神经生物学副教授
 
这一结果为更好地理解大脑如何将气味化学信息转化为嗅觉提供了新的研究途径。
 
达塔说:“这是第一次证明了嗅觉皮层是如何编码它所负责的事物的信息的,也就是气味化学,嗅觉的基本感觉线索。”
 
计算的气味
 
嗅觉使动物能够辨别周围世界的化学性质。鼻子里的感觉神经元探测气味分子并将信号传递给嗅球,嗅球是前脑里的一个结构,最初的气味处理就是在这里发生的。嗅球主要将信息传递给梨状皮层,梨状皮层是嗅觉皮层的主要结构,以便进行更全面的处理。
 
与光或声音刺激不同的是,通过调整频率和波长等特征可以很容易地控制刺激,但要探测大脑如何构建传输气味的小分子的神经表征却很困难。通常,细微的化学变化——这里有几个碳原子,那里有几个氧原子——会导致嗅觉上的显著差异。
 
Datta和第一作者、HMS的神经生物学研究员Stan Pashkovski以及他的同事们通过关注大脑如何识别相关但不同的气味来应对这一挑战。
 
“我们都认为柠檬和酸橙气味相似,这意味着它们的化学组成一定在某种程度上唤起了我们大脑中相似或相关的神经表征,”达塔说。
 
为了进行研究,研究人员开发了一种定量比较气味化学物质的方法,类似于波长的差异可以用来定量比较光的颜色。
 
他们利用机器学习技术研究了数千种已知有气味的化学结构,并分析了每种结构的数千种不同特征,比如原子数量、分子量、电化学性质等等。这些数据让研究人员能够系统地计算出气味与其他气味之间的相似或不同程度。
 
从这个图书馆,团队设计了三组气味:一组具有高度多样性;一个具有中等多样性,气味被分成相关簇;一种是低多样性,其结构仅随碳链长度的增加而变化。
 
然后,他们将老鼠暴露在不同气味组合的环境中,并用多光子显微镜对梨状皮层和嗅球的神经活动模式进行成像。

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